探索学习环境对脑梗死大鼠学习记忆能力及缺血侧海马区微血管密度的影响①

马向阳，张丽萍，董静，黄冬冬，刘冬梅，孙汝智

探索学习环境对脑梗死大鼠学习记忆能力及缺血侧海马区微血管密度的影响①

马向阳，张丽萍，董静，黄冬冬，刘冬梅，孙汝智

目的研究探索学习环境对局灶性脑梗死大鼠学习记忆能力及缺血侧海马区微血管密度的影响。方法80只Sprague-Dawley大鼠开颅电凝右侧大脑中动脉，随机分为标准环境组(SE组,n=40)和探索学习环境组(LE组,n=40)。分别于术后7 d、28 d进行Morris水迷宫测试；术后1 d、3 d、7 d、14 d、28 d，CD34免疫组织化学法测定海马区微血管密度。结果LE组Morris水迷宫测试成绩显著优于SE组(P＜0.001)。术后7 d起，LE组缺血侧海马区微血管密度高于SE组(P＜0.05)。结论探索学习环境可促进脑梗死大鼠微血管新生，有利于学习记忆功能恢复。

脑梗死；探索学习环境；学习记忆；微血管密度；大鼠

[本文著录格式]马向阳，张丽萍，董静，等.探索学习环境对脑梗死大鼠学习记忆能力及缺血侧海马区微血管密度的影响[J].中国康复理论与实践,2015,21(1):42-44.

CITED AS:Ma XY,Zhang LP,Dong J,et al.Effects of learning environment on learning and memory and microvessel density in hippocampus of rats after cerebral infarction[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(1):42-44.

近年来，脑卒中的康复日益受到重视，而脑的可塑性和功能重组是脑卒中后神经功能恢复主要机制。有研究证实，脑的可塑性受学习训练的影响[1]。本研究探讨探索学习环境对局灶性脑梗死大鼠学习记忆能力与海马区微血管密度的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物

清洁级雄性Sprague-Dawley大鼠80只，3～4月龄，体质量230～260 g，购自河南医科大学实验动物学部。

1.2 模型制造及分组

参照贾子善等的方法[2]制作模型。大鼠10%水合氯醛0.35 ml/100 g腹腔注射麻醉，左侧卧位固定。常规消毒后，在右眼与右耳间切开皮肤，分离颞肌，暴露颞骨翼板。术中避免损伤面神经，面部主要动脉、静脉，眼外肌及泪腺和颧弓。在手术显微镜下，用牙钻经颞骨翼板钻至硬脑膜，暴露大脑中动脉，用小咬骨钳向下咬去部分颅骨，电凝器闭塞嗅束近端至大脑下静脉之间大脑中动脉。依次缝合颞肌及皮肤。腹腔内注射青霉素2000 U以预防感染。共用大鼠114只，80只符合入选条件(苏醒后右眼出现Horner征及左侧

肢体偏瘫)并存活到规定时间。术后24 h将大鼠分为标准环境(SE)组和探索学习环境(LE)组各40只。

1.3 饲养环境

SE组饲养于标准笼(290×178×160 mm)中，每笼5只。LE组饲养于自行设计的迷宫笼[3]，每笼20只。迷宫笼由一个圆笼与一个方笼组成，直径500 mm圆笼同640×480×120 mm方笼间通过两条通道相连。圆笼由丝网分隔，一侧为进食区，一侧为饮水区；方笼：由丝网分隔形成宽80×80 mm的迷宫。迷宫由易到难，每周变换1次。

1.4 Morris水迷宫测试[4]

分别于术后7 d、28 d，两组各取鼠15只进行Morris水迷宫测试。

Morris水迷宫为一直径150 cm、高50 cm的圆形水池，外接动态轨迹摄像和计算机分析系统。水深30 cm，水温(24±2)℃，水中加全脂淡奶粉160 g使水浑浊。在水池边缘确定东、西、南、北4个点，在水池中间设立直径9 cm、高29 cm的透明有机玻璃平台，没于水下1 cm。测试时室内安静，物品陈设、照明度一致。

1.4.1 定位航行实验

每天上、下午各训练1轮，每轮4次。两次训练间隔30 s，共5 d。每次分别从4个象限1/2弧度处头朝池壁入水，在60 s内触到平台的时间为逃避潜伏期。若大鼠在60 s内未找到平台，则计为60 s。以最后一轮4次所用时间的总值作为观察指标。

1.4.2 空间探索试验

第5天下午撤除平台。大鼠于原平台对侧象限入水，观察其60 s内穿越原平台所在位置的次数(穿台次数)。测4次，取平均值。

1.5 微血管密度(microvessel density,MVD)

两组分别于术后1 d、3 d、7 d、14 d、28 d各取5只大鼠，10%水合氯醛0.35 ml/100 g腹腔内注射麻醉，固定于手术台，剪开胸腔，暴露心脏，用9#针头插入左心室，灌注生理盐水，待右心耳膨起，剪开右心耳让血液流出；至右心耳流出液为无色透明时，4%多聚甲醛灌注固定，每只约200 ml，在20～30 min内灌完。立即在视交叉处切开，取出大脑，浸于4%多聚甲醛中再固定4 h。经常规梯度酒精脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，7 μm厚连续切片，每隔100 μm连续取3张，CD34免疫组化测定。

参照文献方法[5]，以免疫组织化学染色成棕黄色的单个内皮细胞或内皮细胞簇作为一个血管计数，每张切片在缺血侧海马区选择4个高倍(400×)视野进行微血管计数，计算每mm2内微血管的数量，每个时间点每组共统计15张切片。

1.6 统计学分析

采用SPSS 12.0统计软件进行数据处理。计量资料用(±s)表示，两样本均数比较采用t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 Morris水迷宫测试

游泳轨迹LE组以目标明确的趋向式为主，SE组以随机式为主。LE组较SE组逃避潜伏期显著缩短(P＜0.001)，穿台次数显著增加(P＜0.001)。见表1。

表1 两组Morris水迷宫测试成绩比较

2.2 MVD

微血管形态不规则，管腔由染成棕黄色的内皮细胞围成，两组缺血侧海马区可见较多散在单个内皮细胞(图1)。术后7 d起，LE组微血管密度多于SE组(P＜0.05)。见表2。

表2 两组缺血侧海马区微血管密度比较(/mm2)

3 讨论

探索学习环境由社会交往、探索学习和体力活动等成分构成[6]。对成年脑损伤动物的研究已证实，探索学习环境能减轻脑损伤，改善脑功能，促进脑损伤修复[7]。

Morris水迷宫是检测大鼠空间学习记忆能力的常用装置[8-10]。本研究显示，探索环境干预能改善和提高脑梗死大鼠空间学习记忆能力。

作为脑高级活动的学习记忆功能，其实质是复杂的信息获取、传递与整合的过程。信息来自环境。不同环境发出信息的质和量不同，来自SE的信息刺激有限，而来自LE的丰富刺激则使信息在整个神经环

路传递与强化[11-12]，由此形成复杂的学习与记忆过程。

图1 缺血侧海马区微血管密度(CD34免疫组化染色,400×)

对大鼠缺血侧海马区微血管密度的分析结果显示，缺血侧海马区微血管有代偿性增生，而探索学习环境对这种增生有促进作用。

血管新生是决定缺血性神经元存活的关键因素，微血管新生的范围与程度直接关系到海马区血流的改善，影响该区神经元生理功能的恢复。大鼠局灶性脑梗死后缺血侧海马区微血管的增生，对改善海马区的微循环、促进学习记忆能力的恢复、改善预后具有重要意义；而探索学习环境对这一过程有明显的促进作用。这可能是探索学习促进脑缺血后功能恢复的一个重要机制。

[1]Johansson BB.Regeneration and plasticity in the brain and spinal cord[J].J Cereb Blood Flow Metab,2007,27(8): 1417-1430.

[2]贾子善,李阔,槐雅萍,等.不同环境干预对局灶性脑梗死大鼠行为学恢复的影响[J].中国康复医学杂志,2007,22(7): 578-580.

[3]高俊淑,李阔,李娜,等.探索学习对局灶性脑梗死大鼠梗死灶周围皮质BDNF的影响[J].中国康复医学杂志,2007,22(7): 583-585.

[4]Zhan H,Tada T,Nakazato F,et al.Spatial learning transiently disturbed by intraventricular administration of ouabain[J]. Neurol Res,2004,26(1):35-40.

[5]Ding YH,Zhou Y.Cerebral angiogenesis and expression of angiogenic factors in anging rats after exercise[J].Curr Neurovasc Res,2006,3(1):15-23.

[6]槐雅萍,贾新风,闫桂芳,等.探索学习对局灶性脑梗死大鼠梗死灶周围皮Ng及gbFGF表达的影响[J].中国康复医学杂志, 2009,24(3):216-218.

[7]马向阳,贾子善,槐雅萍,等.探索学习对局灶性脑梗死大鼠梗死灶周围Flk-1、VEGF表达的影响[J].中国康复医学杂志, 2009,24(3):219-221.

[8]朱丹彤,肖波,谢光洁,等.化学点燃癫痫大鼠在水迷宫中学习记忆能力的测定[J].中风与神经疾病杂志,2003,10(1): 36-39.

[9]Dalm S,Grootendorst J,de Kloet ER,et al.Quantification of swim patterns in the Morris water maze[J].Behav Res Methods Instrum Comput,2000,32(1):134-139.

[10]姚凤莉,李海南,马融.抗痫增智颗粒对点燃大鼠模型学习记忆功能的影响[J].中国中医急症,2004,13(4):238-239.

[11]Gobbo OL,O'Mara SM.Impact of enriched-envirorment housing on brain-derived neurutrophic factor and on cognitive performance after a transient global ischemia[J].Behav Brain Res,2004,152(2):231-241.

[12]Dahlqvist P,Ronnback A,Bergstrom SA,et al.Environmental enrichment reverses learning impaiment in the Morris water maze after focal cerebral ischemia in rats[J].Eur J Neurosci, 2004,19(8):2288-2298.

[13]Ding YH,Li J,Zhou Y.Cerebral angiogenesis and expression of angiogenic factors in aging rats after exercise[J].Curr Neurovasec Res,2006,3(1):15-23.

Effects of Learning Environment on Learning and Memory and Microvessel Density in Hippocampus of Rats after Cerebral Infarction

MA Xiang-yang,ZHANG Li-ping,DONG Jing,HUANG Dong-dong,LIU Dong-mei,SUN Ru-zhi.Cangzhou Medical College,Cangzhou,Hebei 061001,China

Objective To study the effects of learning environment on learning memory and microvessel density in hippocampus of rats after cerebral infarction.Methods 80 Sprague-Dawley rats were coagulated right middle cerebral arteries electrically,and randomly divided into learning envionment(LE)and standard environment(SE)groups.They were tested with Morris Water Maze 7 d and 28 d after operation.The microvessel density in hippocampus was measured with CD34immunohistochemstry 1,3,7,14 and 28 days after operation.Results The achievement of Morris Water Maze was significantly better in the LE group than in the SE group(P＜0.001),while the microvessel density in the hippocampus was more since 7 days after operation(P＜0.05).Conclusion The learning environment can promote the angiogenesis and improve the learning and memory function recovery.

cerebral infarction;learning environment;learning and memory;microvessel density;rats

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.01.011

R743.3

A

1006-9771(2015)01-0042-03

2014-10-29

2014-12-04)

沧州医学高等专科学校，河北沧州市061001。作者简介：马向阳(1970-)，女，汉族，河北景县人，硕士，教授，主要研究方向：神经病学。